概述+生物力学

1、生物学生物学物理学物理学( (生物医学物理学生物医学物理学）医学医学生物医学工生物医学工程程生物生物化学化学信息科学信息科学电子与现代工程技术电子与现代工程技术基本任务：基本任务：基本性质：基本性质：整体层次：整体层次：器官和组织层次：器官和组织层次：微观层次：微观层次： 自发地应用于生物学和医学自发地应用于生物学和医学 1604年年 Jansen显微镜，显微镜，Hook发现细胞发现细胞 1895年年 RoentgenX射线，人体的内部结构射线，人体的内部结构 1898年年 居里镭，生物代谢示踪，肿瘤治疗居里镭，生物代谢示踪，肿瘤治疗 1906年年 Einthoven实用的心电图实用的心电图

2、1933年年 Ruska电子显微镜，亚细胞水平电子显微镜，亚细胞水平 1947年年 无线电波传递心电、脑电无线电波传递心电、脑电 1948年年 利用超声技术获得人体切面声象图利用超声技术获得人体切面声象图 能动地研究生物学医学的问题能动地研究生物学医学的问题 五十年代起，工程学科广泛渗入生物医学。五十年代起，工程学科广泛渗入生物医学。 医学电子学和生物医学工程学组织，医学电子学和生物医学工程学组织， 1958年国际医学电子学联合会年国际医学电子学联合会(IFME)诞生诞生 1963年国际医学电子学和生物医学工程联合会年国际医学电子学和生物医学工程联合会(IFMEBE)成立成立 1965年世界性

3、的国际生物医学工程联系会年世界性的国际生物医学工程联系会(IFMBE)学正式成立学正式成立 七十年代七十年代 生物医学工程涉及到生物医学的各个方面，微生物医学工程涉及到生物医学的各个方面，微型机、网络技术和虚拟技术型机、网络技术和虚拟技术 形成巨大的产业形成巨大的产业 现代医学基本上是构筑在生物医学工程基础上现代医学基本上是构筑在生物医学工程基础上 我国的生物医学工程学科我国的生物医学工程学科 1978年国家科委组织年国家科委组织BME科研发展规划科研发展规划 1980年成立了中国生物医学工程学会年成立了中国生物医学工程学会 近年来，丰富、多彩近年来，丰富、多彩力学力学生命科学生命科学生物体、

4、器官的生长、生物体、器官的生长、消亡以及运动消亡以及运动中的力学问题中的力学问题.了解生命组织的生理特征了解生命组织的生理特征组织学、生理学、医学组织学、生理学、医学设计各种实验装置设计各种实验装置以及医疗器械等以及医疗器械等结合结合力学力学与生命科学、生理学与生命科学、生理学等学科，研究等学科，研究力作用的生物效应力作用的生物效应，进而服务于进而服务于临床、科研临床、科研以及以及实验及实验及医疗器械、仿生器械医疗器械、仿生器械的设计的设计数学家欧拉：理想流体在弹性管中的流动方程，阐述了脉搏波的传播数学家欧拉：理想流体在弹性管中的流动方程，阐述了脉搏波的传播数学家数学家Borelli(博雷利博

5、雷利 )：论生物的运动论生物的运动，肌肉的运动问题，肌肉的运动问题英国医生英国医生Yang：声带发音的弹性力学理论，杨氏模量：声带发音的弹性力学理论，杨氏模量法国流体力学家法国流体力学家Poiseulle(泊肃叶泊肃叶 )：动脉压的问题：动脉压的问题生物工程之父：生物工程之父：Von Helmholts 海姆霍斯海姆霍斯Konigsberg(哥尼斯堡哥尼斯堡 )大学大学波恩大学波恩大学海德堡大学海德堡大学柏林大学柏林大学视觉三色理论视觉三色理论测定神经传播速度测定神经传播速度共振仪共振仪涡量守恒定律涡量守恒定律冯元桢：航空工程专家，后又致力于生物力学研究冯元桢：航空工程专家，后又致力于生物力学

6、研究 世界生物力学组织主席、美国生物医学工程学会主席等职世界生物力学组织主席、美国生物医学工程学会主席等职 举世公认的生物力学的开创者和奠基人举世公认的生物力学的开创者和奠基人 生物软组织本构关系的研究生物软组织本构关系的研究 肺血流动力学规律的研究肺血流动力学规律的研究 生物组织器官生长和应力关系的研究生物组织器官生长和应力关系的研究 纳米机器人纳米机器人生物力学分析软件生物力学分析软件临床与理论综合临床与理论综合微观层面与系统层面相结合微观层面与系统层面相结合多学科交叉多学科交叉图像处理、光学、电信测量等图像处理、光学、电信测量等 涉及内容广泛，有很大的临床及工程应用价值涉及内容广泛，有很

7、大的临床及工程应用价值 生物力学的研究方向生物力学的研究方向 生物材料力学生物材料力学 生物流体力学生物流体力学 生物固体力学生物固体力学 生物运动力学生物运动力学 生物热力学生物热力学 硬组织：牙齿，骨骼等硬组织：牙齿，骨骼等 软组织：肌肉，皮肤，血管及生物膜软组织：肌肉，皮肤，血管及生物膜 生物材料的特点：生物材料的特点： 多相多相 ( multi-phase)， 非均匀非均匀(heterogeneous homogeneous)， 各向异性各向异性(anisotropic) isotropic 生物材料的本构方程（生物材料的本构方程（constitutive equation）：多以实）

8、：多以实验为前提，建立经验的本构方程验为前提，建立经验的本构方程 进入商业应用的生物材料：人工骨关节，人工牙齿，人工进入商业应用的生物材料：人工骨关节，人工牙齿，人工血管等血管等人工血管人工血管 柔软、柔软、韧性、相容性韧性、相容性人工牙齿人工牙齿人工骨骼，轻、坚固、承重人工骨骼，轻、坚固、承重 组织工程材料组织工程材料 复合材料复合材料 金属支架材料金属支架材料组织工程骨软骨组织工程骨软骨支架支架 气体、体液在流体介质中气体、体液在流体介质中的流动规律。的流动规律。 血流动力学血流动力学 呼吸系统中的动力学呼吸系统中的动力学 生物体在流体介质中的流动生物体在流体介质中的流动规律：鱼的游动，鸟

9、的飞行规律：鱼的游动，鸟的飞行 血流动力学血流动力学是生物流体力学是生物流体力学的重要研究内容之一的重要研究内容之一 人工心脏，设计要人工心脏，设计要符合流体力学要求符合流体力学要求 血管支架血管支架 在血管中长期存在，要考虑在血管中长期存在，要考虑对血管的影响对血管的影响 设计不当会影响血流，加重设计不当会影响血流，加重沉积沉积 应用力学的基本方法和理论，研究生物组织、器官乃至生应用力学的基本方法和理论，研究生物组织、器官乃至生物系统中的力学问题。物系统中的力学问题。 骨骼和关节力学是当今的热点之一骨骼和关节力学是当今的热点之一 运用固体力学的原理和方法：主要对骨，软骨，关节，运用固体力学的原理和方法：主要对骨，软骨，关节，骨骼系统和牙齿等进行力学分析骨骼系统和牙齿等进行力学分析 正骨正骨 人工骨的运用等人工骨的运用等 主要研究生物体的运动主要研究生物体的运动 航空航天事业航空航天事业 体育运动体育运动 仿生机械仿生机械航天员失重训练航天员失重训练美军机械狗美军机械狗big dog体